MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4409812880 · doi:10.1175/aies-d-24-0044.1

Capturing Climatic Variability: Using Deep Learning for Stochastic Downscaling

2025· article· en· W4409812880 sur OpenAlexaff
Kiri Daust, Adam H. Monahan

Notice bibliographique

RevueArtificial Intelligence for the Earth Systems · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueClimate variability and models
Établissements canadiensGovernment of British ColumbiaUniversity of Victoria
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDownscalingClimatologyArtificial intelligenceDeep learningClimate changeEnvironmental scienceComputer scienceGeologyOceanography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Adapting to the changing climate requires accurate local climate information, a computationally challenging problem. Recent studies have used generative adversarial networks (GANs), a type of deep learning, to learn complex distributions and downscale climate variables efficiently. Capturing variability while downscaling is crucial for estimating uncertainty and characterizing extremes—critical information for climate adaptation. Since downscaling is an undetermined problem, many fine-scale states are physically consistent with the coarse-resolution state. To quantify this ill-posed problem, downscaling techniques should be stochastic, able to sample realizations from a high-resolution distribution conditioned on low-resolution input. Previous stochastic downscaling attempts have found substantial underdispersion, with models failing to represent the full distribution. We propose approaches to improve the stochastic calibration of GANs in three ways: 1) injecting noise inside the network, 2) adjusting the training process to explicitly account for the stochasticity, and 3) using a probabilistic loss metric. We tested our models first on a synthetic dataset with known distributional properties and then on a realistic downscaling scenario, predicting high-resolution wind components from low-resolution climate covariates. Injecting noise, on its own, substantially improved the quality of conditional and full distributions in tests with synthetic data but performed less well for wind field downscaling, where models remained underdispersive. For wind downscaling, we found that adjusting the training method and including the probabilistic loss improved calibration. The best model, with all three changes, showed much improved skill at capturing the full variability of the high-resolution distribution and thus at characterizing extremes. Significance Statement Estimating extremes at local spatial scales is crucial for climate adaptation. Most approaches for increasing the resolution of climate data focus on mean values; other methods are too computationally intensive for wide-scale use. We present a computationally efficient method for increasing the resolution of climate variables that improves estimates of extremes and thus assists with planning in socioecological systems.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,875
Score d'incertitude au seuil0,726

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,067
Tête enseignante GPT0,307
Écart entre enseignants0,240 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueArtificial Intelligence for the Earth SystemsMême sujetClimate variability and modelsTravaux en français237 207